Al2O3-TiC-Fe磁性磨料的制备及其性能研究

摘要

本文采用热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等实验手段系统地研究了Al2O3-TiC-Fe磁性磨料的成分设计、制备工艺、物相组成、显微组织、力学性能和研磨性能之间的关系。
　　通过概述磁力研磨加工技术及其研究进展，总结了磁性磨料在研磨过程中的加工机理、受力分析、影响因素等问题；并通过概述磁性磨料及其制备技术的研究进展，提出了目前在磁性磨料制备方面存在的问题，从而提出了本文研究的目的和意义。
　　研究了Al2O3-TiC-Fe磁性磨料在真空烧结过程中的物理化学变化。得出的结论主要有：在900℃以下，部分Mo与C反应生成了Mo2C，Cr通过固态扩散固溶到Fe基体中；Al2O3-TiC-Fe磁性磨料的最终物相由Fe、Fe-Cr粘结相和Al2O3、TiC磨粒相组成。
　　研究了真空烧结工艺对Al2O3-TiC-Fe磁性磨料物相组织、力学性能和研磨性能的影响。结果表明：在烧结过程中，适当的液相烧结能提高Al2O3-TiC-Fe磁性磨料的研磨性能和使用寿命。在1220℃下烧结2h后，Al2O3-TiC-Fe磁性磨料烧结体能获得较高的致密度和良好的力学性能；对45钢研磨加工后，工件表面粗糙度达0.314μm，磁性磨料使用寿命为36min。
　　研究了磨粒相中Al2O3含量对Al2O3-TiC-Fe磁性磨料物相组织、力学性能和研磨性能的影响。研究表明，Al2O3含量为15％时，Al2O3和TiC颗粒在Fe基体中分布均匀，颗粒尺寸适当，以此成分制备的磁性磨料力学性能适度，研磨性能和使用寿命相对较好。烧结体线收缩率为1.7%，相对密度为63.6%，维氏显微硬度值为525.1HV，抗弯强度值为105.9MPa，磨料的单颗粒抗压强度值为45.8MPa。
　　研究了合金元素Si、Ni对Al2O3-TiC-Fe磁性磨料物相组成、力学性能和研磨性能的影响。研究表明，Si在烧结过程中降低了液相点温度值，其含量为5wt%时，充分进行的液相烧结使磨粒相分布均匀，从而提高了烧结体的致密度和力学性能，对45钢磁力研磨后，被加工工件的表面粗糙度值达到了0.275μm，磁性磨料使用寿命达到了39min。Ni添加量为10%时能显著改善磁性磨料基体和磨粒相之间的润湿性，磁力研磨后45钢工件表面粗糙度值为0.301μm，使用寿命为33min；而当Ni添加量为15%时，磁性能的降低导致磁性磨料不能沿磁力线方向排列成“磨料刷”，从而不能对工件进行研磨加工。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 磁力研磨加工技术简介

1.3 磁性磨料及其研究进展

1.4 本文研究的目的、意义及内容

第二章 试验材料的成分设计及制备工艺

2.1 引言

2.2 磁性磨料成分设计

2.3 粉末的原始条件

2.4 Al2O3-TiC-Fe磁性磨料的制备工艺(1)配料

2.5 分析与测试

第三章 Al2O3-TiC-Fe磁性磨料烧结过程中的物理化学变化

3.1 引言

3.2 试验方法

3.3 烧结过程中的相变点

3.4 烧结过程中的致密度变化

3.5 烧结过程中的物相变化

3.6 本章小结

第四章 Al2O3-TiC-Fe磁性磨料真空烧结工艺研究

4.1 引言

4.2 试验方法

4.3 烧结温度对磁性磨料组织和性能的影响

4.4 保温时间对磁性磨料组织和性能的影响

4.5 磁性磨料真空烧结工艺的确定

4.6 本章小结

第五章 Al2O3含量对磁性磨料组织及性能的影响

5.1 引言

5.2 试验方法

5.3 Al2O3含量对磁性磨料组织和性能的影响

5.4 本章小结

第六章 化学成分对磁性磨料组织及性能的影响

6.1 引言

6.2 试验方法

6.3 Si含量对磁性磨料组织和性能的影响

6.4 Ni含量对磁性磨料组织及性能的影响

6.5 本章小结

第七章 全文总结

7.1本文主要结论

7.2本文的创新之处

参考文献

致谢

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